LA TEORíA DE LA RELATIVIDAD

El trabajo más famoso de Einstein surgió de su aptitud para contestar profundamente preguntas simples y para continuar un razonamiento hasta dondequiera que le condujera. Los primeros coletazos de la teoría se remontan a, cuando siendo un muchacho de 14 años, se preguntaba qué sentiría si pudiera montarse en un rayo de luz. Pero el punto de partida serio fue otro arduo problema que afloró a fines del siglo pasado, esta vez referido a la velocidad de la luz. En retrospectiva era otro aviso que el imperante mecanismo de relojería de Newton empezaba a desmoronarse.

La teoría de Maxwell implicaba que la luz tenía una velocidad determinada, pero lo que confundía es que la velocidad permanezca invariable sea cual sea el movimiento del observador o de la fuente de luz, en aparente contradicción con el sentido común. Por ejemplo, si voy pedaleando a 15 km/h tengo que vencer un viento de 40 km/h, pero los que tienen la suerte de ir a favor del viento sólo sienten una brisa de 10 km/h. Este mismo cálculo es válido en cualquier otra circunstancia normal y parecía imposible que la luz fuera distinta; si avanzamos hacia la luz, ¿no sería lógico que nos llegue a mayor velocidad que si nos alejamos de ella?

En Estados Unidos Albert Michelson y Edward Morley idearon en 1866 un experimento muy exacto para medir la velocidad de la luz; tenían la esperanza de que el nuevo aparato les sirviera para averiguar la velocidad de traslación de la Tierra comparando la velocidad de la luz medida desde distintos puntos, de modo parecido al ejemplo del ciclista y el viento. Se llevaron una sorpresa al ver que no había diferencia; la luz se movía a la misma velocidad fuera a favor o en contra del movimiento de la Tierra.

Una vez verificado que el aparato era exacto, varios científicos intentaron explicar este extraño resultado. Algunos sugirieron que la tierra arrastraba en su viaje una bolsa de éter que había capturado. Otros juguetearon con las matemáticas, sobre todo el físico holandés Hendrik Lorenzo (1853-1928). Modificó las ecuaciones de modo que encajaran con la experiencia, pero ello exigía que los cuerpos se encogieran al moverse; a poca velocidad la contracción es inapreciable, pero va en aumento al acercarse a la velocidad de la luz. Esto no parecía ser más que un ardid matemático, igual que la primera enunciación de Planck sobre la teoría de los cuantos y no explicaba por qué se encogían los cuerpos.

EL MENSAJERO DEL UNIVERSO

Einstein empalmó estas ideas en su mente con otro problema aparentemente sencillo: cómo medir la velocidad de la luz que viaja entre dos puntos. Llegó a la conclusión de que no se podía. Cuando la señal de la luz parte de un punto no se puede estar en el otro punto antes de que llegue; siempre hay que medir el trayecto en dos sentidos, desde el momento en que la señal sale del punto de partida hasta que se ve reflejado de vuelta. La luz es el máximo mensajero del universo.

En uno de sus famosos experimentos mentales, Einstein estudió lo que se vería si cayeran dos rayos en la vía de un tren en marcha, uno pro delante y otro por detrás a la misma distancia. Supóngase que un observador que está al borde de la vía ve caer los dos rayos al mismo tiempo, pero ¿vería lo mismo un viajero del tren?

La respuesta de Einstein era que no. Los dos destellos se dirigen al viajero del tren a igual velocidad, pero el rayo que ha caído detrás tarda más en llagar a él porque el tren se aleja mientras la luz le alcanza; y sucede lo contrario con el rayo que ha caído delante. Así que para el viajero, los dos rayos no han caído a la vez. Si el observador que está al borde de la vía insiste en que cayeron al mismo tiempo porque él estaba quieto, el pasajero del tren podría replicarle que no estaba quieto, sino girando con la rotación de la Tierra y trasladándose con la tierra y el Sol pro el espació.

Un eclipse total de sol ocurrido en 1983 mostrando el efecto de anillo de diamante. El resplandor azul pálido que rodea a la luna es la corona solar, o atmósfera exterior del sol. Einstein demostró en 1919 que un eclipse total se ve la luz de las estrellas desviarse al pasar cerca de un cuerpo voluminoso como el so, por la distorsión del espacio-tiempo.

La única forma de zanjar la cuestión sería el fallo de un árbitro que estuviera en algún punto de quietud absoluta, pero como ya no creemos en las esferas cristalinas de la astronomía medieval, tal sitio no existe en todo el Universo. La luz es el máximo mensajero, de modo que el observador y el viajero de Einstein deben convenir en que no han visto lo mismo.

Por supuesto, en el mundo normal la velocidad del tren es lenta respecto a ala de la luz y la diferencia entre los dos puntos de vista tan pequeña que no se puede medir. Pero si sus velocidades relativas son altas, la teoría de Einstein preconiza que las escalas de tiempo serían muy diferentes; y lo mismo se aplica a otras magnitudes mensurables de la naturaleza, como la distancia o la masa. Ninguna puede seguirse considerando una cantidad absoluta.

En el caso extremo imaginado por Einstein a los 14 años, si el tren se desplazase a la velocidad de la luz respecto al borde de la vía, el viajero no se habría enterado de la caída de un rayo detrás de es porque la luz no alcanzaría al tren, así como tampoco le llegaría un mensaje que le enviara el observador de la vía. El tiempo en el mundo exterior al tren estaría detenido. Así, según Einstein, la velocidad de la luz es el máximo límite de la velocidad natural.

En otro golpe genial Einstein demostró que teoría conduce a la fusión de dos magnitudes que se suponían enteramente separadas. La masa y el contenido de energía de un cuerpo se reúnen gracias a la otra y aún más famosa ecuación del siglo XX que da a entender que se puede liberar una enorme cantidad de energía si se destruyera una pequeña cantidad de masa:

E = mc²

Todo esto es muy distinto del mundo que imaginó Newton, quien suponía que el tiempo discurre a su propio paso, y que la masa y el espacio no se ven modificados por la localización ni pro el estado de movimiento o reposo del observador. Quizá desde el punto de vista de Dios existan el espacio y el tiempo absolutos, pero según Einstein todos los que formamos parte del universo llevamos con nosotros un espacio-tiempo propio.

Einstein completó su teoría General. Lo mismo que la Teoría Especial de 1905 alteró las leyes de la mecánica de Newton, la Teoría General supuso una forma nueva de entender el efecto de la gravedad. Einstein hablaba del espacio y del tiempo unidos en una cuarta dimensión y decía que la presencia de materia deformaba la propia estructura del espacio-tiempo. En vez de que el planeta se mueve pro un nuevo curso debido a esta deformación.

LA RELATIVIDAD PUESTA A PRUEBA

Todo esto era tan revolucionario que, a pesar de la lógica impecable que lo respaldaba, a muchos científicos se les hacía difícil aceptarlo. Después de todo no había hasta entonces nada que lo demostrara. Casi todas las pruebas imaginables eran imposibles con la tecnología de 1915, pero era posible poner a prueba una de las predicciones y, si se conformaba, disiparía las dudas.

Según la teoría de la relatividad la luz de una estrella lejana se tiene que desviar al pasar cerca de un cuerpo voluminoso, debido a la distorsión del espacio. Normalmente la luz del sol impide ver las estrellas de día, pero en un eclipse total se pueden detectar los menores desvíos de la posición en que suelen aparecer las estrellas. Estaba previsto un eclipse solar en mayo de 1919 y en 1928 Einstein pidió que se aprovechara para verificar su teoría, y a pesar de que no había terminado la Primera Guerra Mundial, la Real Sociedad y la Real Sociedad de Astronomía aceptaron. Einstein comentó los resultados en el libro La Relatividad, una exposición divulgativa, publicado en 1920:

Sin arredrarse pro las dificultades materiales y psicológicas impuestas por la guerra, las dos sociedades montaron dos expediciones al Brasil y a la isla del Príncipe (en África Occidental) y enviaron a los más famosos astrónomos... Los resultados confirmaron la teoría de manera completamente satisfactoria.

La idea de que la luz de las estrellas se desviara y el carácter extravagante del ensayo captaron la imaginación popular la teoría se hizo noticia, no sólo entre los círculos científicos, sino también en la prensa mundial. El hecho de que la relatividad fuese tan difícil de entender, incluso para los científicos, sólo sirvió para reforzar la reputación de genio que tenía Einstein entre las masas.

Desde entonces la teoría de la relatividad se ha comprobado más extensamente que ninguna otra e incluso las predicciones más extrañas han resultado ciertas. Cuando se dispuso de relojes de la máxima precisión se ha podido probar directamente que el tiempo transcurre efectivamente más despacio par quien está en movimiento, aunque la diferencia es de sólo unas millonésima respecto a las velocidades normales. Se instaló un reloj atómico muy exacto en un avión y se comparó el tiempo transcurrido con otro reloj estacionario. Si un objeto tiene suficiente masa, cualquier rayo de luz sin poder abandonarlo nunca. De hecho, el espacio se habría doblado sobre sí mismo y el objeto estaría desconectado del resto del universo convirtiéndose en un agujero negro en el que, en lo que respecta a los observadores exteriores, tiempo y espacio dejan de existir. Los astrónomos han confirmado también esta idea fantástica. Y la conversión de la materia en energía, predicha en la famosa ecuación, explica cómo se produce la luz de las estrellas. Faltaba bastante para que las armas nucleares demostraran terriblemente esta ecuación.

DESPUÉS DE LA RELATIVIDAD

Por una feliz casualidad Einstein había planeado una visita al Instituto de Tecnología de California en el invierno de 1932; cuando Hitler subió al poder el siguiente enero decidió no regresar a Alemania y hacerse ciudadano estadounidense. Einstein había sufrido el antisemitismo en su propia carne y se hizo un destacado defensor de la causa judía, ayudando a muchos de los refugiados que escapan en masa de Alemania. Lo mismo que a muchos otros científicos, le aterraba la posibilidad de que nos nazis produjeran una bomba atómica y, a pesar de haber sido pacifista toda su vida, le escribió una carta al presidente Roosevelt instándole a que Estados Unidos la produjera antes, como medida de seguridad. Pero le causó una profunda conmoción el lanzamiento de la bomba si previo aviso sobre Hiroshima y Nagasaki, y después de la guerra trató de persuadir al Gobierno de que no prosiguiera con el desarrollo de las armas termonucleares.

Einstein fue un personaje único que despertaba tanto afecto como temor; era un hombre tímido, simpático y amigable al que le gustaba la música y tocaba muy bien el violín. Encajaba en la idea popular de cómo deber ser un gran sabio y daba el tipo, especialmente en sus últimos años, con su melena blanca y vestido sin convencionalismos. Al final de su vida se apartó de los demás científicos, tanto por negarse a aceptar la teoría de los cuantos como pro haberle absorbido el intento de reunir todas las fuerzas de la naturaleza bajo una sola gran teoría unificada, que resultó ser una empresa infructuosa. Ésta sigue siendo la última meta de la ciencia y a finales de este siglo empieza a parecer posible alcanzarla. Pero todo avance futuro en nuestra comprensión del universo tendrá que apoyarse en los cimientos que estableció Einstein.